[Nhóm 1] - Bài dịch Chương 1

08520370 · 12 Tháng Mười Một 2010 19:26

Chào thầy cô và các bạn!

Nhóm 1 chúng em gồm 4 thành viên thuộc lớp MMT03:

Mẫn Văn Thắng, MSSV: 08520370
Nguyễn Tấn Thành, MSSV: 08520357
Nguyễn Đức Trung, MSSV: 08520432
Nguyễn Hinh, MSSV: 08520123

Theo kế hoạch dịch sách “Principles of Digital Communication Systems and Computer Networks” của thầy Đàm Quang Hồng Hải cũng như được sự phân công của bạn Nguyễn Tấn Thành - lớp trưởng lớp MMT03, Nhóm 1 sẽ đảm nhận dịch thuật và biên soạn cho Chương 1 “Basics of Communication Systems” của cuốn sách.

Sau đây là bài dịch của Nhóm 1 gồm 4 mục:

1.1 BASIC TELECOMMUNICATION SYSTEM
1.2 TYPES OF COMMUNICATION
1.3 TRANSMISSION IMPAIRMENTS
1.4 ANALOG VERSUS DIGITAL TRANSMISSION

Phần I – Các hệ thống truyền thông số

Chương 1: Cơ bản về các hệ thống truyền thông

Chúng ta bắt đầu chặng đường khám phá lĩnh vực viễn thông bằng việc tìm hiểu về những khối kiến trúc cơ sở làm nên một hệ thống viễn thông. Chúng ta sẽ tìm hiểu về các kiểu truyền thông khác nhau và các tín hiệu điện khi truyền qua môi trường truyền dẫn sẽ bị suy hao như thế nào.

Với những tiến bộ trong điện toán số liệu (digital electronic), các hệ thống truyền thông số (digital) đang dần thay thế cho các hệ thống tương tự (analog). Chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về sự khác nhau giữa truyền thông tương tự và truyền thông số.

1.1 - Cơ bản về hệ thống truyền thông

Hình 1.1 dưới đây minh họa một hệ thống truyền thông đơn giản:

Tại đầu truyền, có một nguồn (source) tạo ra dữ liệu và một bộ chuyển đổi (transducer) dùng để chuyển dữ liệu này thành tín hiệu điện. Những tín hiệu điện này sau đó được gửi qua một môi trường truyền dẫn (transmission medium). Và tại đầu nhận, cũng có một bộ chuyển đổi để chuyển từ tín hiệu điện thành dạng dữ liệu ban đầu và cuối cùng đưa cho đích (destination) nhận dữ liệu.

Ví dụ, nếu 2 người muốn nói chuyện với nhau bằng cách sử dụng hệ thống giống như hình 1, thì ở đây bộ chuyển đổi là microphone làm nhiệm vụ chuyển sóng âm sang dạng tín hiệu điện. Tại đầu tiếp nhận, tín hiệu điện được chuyển đổi ngược lại thành âm thanh.

Cũng tương tự như vậy, nếu muốn truyền tải hình ảnh, bộ chuyển đổi yêu cầu một máy ghi hình tại đầu truyền và một màn hình tại đầu nhận. Môi trường truyền dẫn có thể là dây đồng. Hệ thống diễn thuyết công cộng được sử dụng trong một khán phòng chẳng hạn, là một ví dụ đơn giản của hệ thống truyền thông.

Hình 1.1 – Hệ thống truyền thông đơn giản

Nhưng hệ thống này có gặp phải vấn đề nào không? Khi tín hiệu điện đi qua môi trường truyền dẫn (cáp đồng, cáp quang…), tín hiệu sẽ bị suy yếu. Và tín hiệu bị suy yếu này có thể không thể tới được bộ chuyển đổi tại đầu nhận nếu như khoảng cách giữa đầu gửi và đầu nhận là khá xa.

Tuy nhiên, trong phạm vi cho phép, chúng ta có thể khắc phục được sự suy hao tín hiệu này bằng việc sử dụng các bộ khuếch đại (amplifier) đặt giữa 2 đầu gửi và nhận. Bộ khuếch đại sẽ đảm bảo rằng các tín hiệu điện vẫn còn đủ mạnh để đi tới bộ chuyển đổi.

Trong một hệ thống truyền thông dựa trên điện toán, tại phía đầu gửi, một thiết bị được dùng để chuyển đổi nội dung thông tin thực sự thành dạng tín hiệu điện. Tại phía đầu nhận, một thiết bị như vậy nữa dùng để chuyển đổi tín hiệu điện trở lại dạng thông tin thực sự ban đầu.

Nhưng chúng ta vẫn còn một vấn đề khác cần lưu tâm. Đó là sự nhiễu tín hiệu (noise) xảy ra trên môi trường truyền dẫn. Chúng ta không thể loại bỏ hoàn toàn độ nhiễu này. Vì thế, khi ta khuếch đại tín hiệu để làm giảm độ suy hao thì cùng lúc đó ta cũng đã khuếch đại tín hiệu gây nhiễu lên.

Chỉ một mình bộ khuếch đại thì không thể giải quyết hài hòa 2 vấn đề: suy hao và nhiễu, đặc biệt khi hệ thống truyền thông có phạm vi bao phủ rộng.

Ghi nhớ:Khi tín hiệu điện truyền qua môi môi trường truyền dẫn thì tín hiệu bị suy hao. Ngoài ra, môi trường truyền dẫn cũng tạo ra nhiễu, và kết quả là tín hiệu bị sai lệch.

Mục tiêu của việc thiết kế một hệ thống truyền thông là làm cho tín hiệu điện tại đầu truyền được tái tạo lại tại đầu nhận với độ sai lệch ở mức tối thiểu nhất. Để đạt được điều này, phụ thuộc vào từng loại vấn đề như kiểu dữ liệu, loại môi trường truyền dẫn, phạm vi bao phủ… mà người ta sử dụng các kỹ thuật khác nhau.

Mục tiêu của việc thiết kế một hệ thống truyền thông là làm cho tín hiệu điện tại đầu truyền được tái tạo lại tại đầu nhận với sự sai lệch ở mức tối thiểu nhất.

Hình 1.2 thể hiện một hệ thống truyền thông được dùng để kết nối 2 máy tính lại với nhau. Các máy tính này trực tiếp xuất ra các tín hiệu điện (ví dụ, thông qua cổng serial trên máy tính), và do vậy không cần tới bộ chuyển đổi. Dữ liệu có thể được truyền trực tiếp qua môi trường truyền dẫn tới máy tính còn lại nếu khoảng cách giữa 2 máy là ngắn (dưới 100m).

Hình 1.2: Truyền thông giữa 2 máy tính (PC-to-PC)

Ghi nhớ: Các cổng serial của 2 máy tính có thể được kết nối trực tiếp sử dụng cáp đồng. Tuy nhiên, do sự suy hao tín hiệu, khoảng cách giữa 2 máy tính không thể xa hơn 100m.

Hình 1.3 thể hiện một hệ thống truyền thông trong đó 2 máy tính liên lạc với nhau qua mạng điện thoại. Trong hệ thống này, tại mỗi đầu cuối chúng ta có thêm một thiết bị mới gọi là modem (modulator-demodulator). Các PC gửi đi các tín hiệu số, sau đó modem chuyển đổi tín hiệu số này sang tín hiệu tương tự và truyền đi qua môi trường truyền dẫn (dây đồng). Tại đầu nhận, modem chuyển đổi tín hiệu tương tự nhận được thành dạng số và đưa cho PC.

Hình 1.3: Truyền thông giữa 2 máy tính thông qua mạng điện thoại

Hai máy tính có thể truyền thông với nhau thông qua mạng điện thoại, sử dụng modem tại mỗi đầu (gửi, nhận). Tại đầu gửi, modem chuyển đổi tín hiệu số được tạo ra bởi máy tính sang dạng tương tự để truyền qua môi trường truyền dẫn và quá trình ngược lại xảy ra tại đầu nhận.

Hình 1.4 thể hiện một hệ thống truyền thông mang tính tổng quát. Trong hình này, một khối “xử lý truy cập môi trường truyền” được đưa ra. Phụ thuộc vào từng yêu cầu cụ thể mà khối này có nhiều chức năng khác nhau.

Trong một số hệ thống truyền thông, môi trường truyền dẫn cần được chia sẻ bởi nhiều người dùng. Cũng có khi người dùng chỉ được phép truyền trong suốt một khoảng thời gian nào đó. Hay người dùng có thể cần gửi cùng một dữ liệu tới nhiều người khác. Những xử lý thêm cần được hoàn thành để đáp ứng tất cả những yêu cầu này.

Tại phía truyền, bên gửi tạo ra thông tin, sau đó thông tin này được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được gọi là tín hiệu băng tần cơ sở (baseband signal) và nó được xử lý và truyền đi chỉ khi nào nó được cho phép. Tín hiệu được gửi tới môi trường truyền dẫn thông qua một thiết bị truyền (transmitter).

Tại đầu nhận, thiết bị nhận khuếch đại tín hiệu lên và thực hiện các thao tác cần thiết để biểu diễn tín hiệu băng tần cơ sở thành dạng thông tin ban đầu cho người dùng. Bất cứ hệ thống thông tin liên lạc nào cùng là một dạng đặc biệt của hệ thống này. Hãy xem xét các ví dụ dưới đây:

Hình 1.4: Hệ thống truyền thông mang tính khái quát.

Bất cứ hệ thống thông tin liên lạc nào cùng là một dạng đặc biệt của hệ thống này. Hãy xem xét các ví dụ dưới đây:

Trong trường hợp của một hệ thống truyền thông dùng sóng radio để quảng bá các chương trình phát thanh, tín hiệu điện được biến đổi sang tín hiệu cao tần và được gửi qua không gian. Một thiết bị truyền sóng radio được sử dụng để làm điều này. Tại trạm nhận sóng radio, quá trình ngược lại – chuyển từ tín hiệu cao tần sang tín hiệu âm thanh – được thực hiện. Vì đây là một hệ thống quảng bá, nên nhiều thiết bị nhận có thể nhận thông tin này.

Trong hệ thống truyền thông dùng sóng radio, tín hiệu điện được biến đổi sang tín hiệu có cao tần và được gửi qua không gian.

Trong một hệ thống truyền thông mà trong đó 2 người liên lạc với 2 người khác, nhưng chỉ có duy nhất một kênh truyền thông, các tín hiệu thoại cần được ghép lại. Chúng ta không thể trực tiếp hòa trộn 2 tín hiệu thoại vì như thế như thế sẽ không thể phân tách chúng ra tại đầu nhận. Chúng ta cần sử dụng các kỹ thuật đặc biệt để ghép (multiplex) 2 tín hiệu này lại.

Trong một hệ thống truyền thông di động, một kênh radio phải được chia sẻ bởi nhiều người dùng. Mỗi người dùng cần sử dụng kênh radio này trong suốt một khoảng thời gian ngắn để truyền dữ liệu, sau đó nhường lại quyền sử dụng kênh cho người dùng khác và chờ đợi tới lượt kế tiếp. Cơ chế chia sẻ kênh truyền này được gọi là đa truy (multiple access).

Khi có nhiều người dùng cần chia sẻ cùng một môi trường truyền dẫn, các kỹ thuật đa truy được sử dụng. Những kỹ thuật này là cần thiết trong cả truyền thông sử dụng sóng radio và sợi cáp.

Do vậy, tùy thuộc vào kiểu truyền thông, phạm vi và khoảng cách truyền… mà một hệ thống truyền thông sẽ bao gồm nhiều thành phần khác nhau, mỗi một thành phần đảm nhận một chức năng riêng biệt. Một số thành phần quan trọng là

 Bộ ghép kênh (multiplexer): Kết hợp các tín hiệu phát ra từ các nguồn khác nhau để truyền đi trên kênh truyền. Tại đầu nhận, một bộ phân kênh (demultiplexer) được dùng để phân tách các tín hiệu đó ra.

 Đa truy cập (multiple access): Khi 2 hay nhiều người dùng chia sẻ chung một kênh truyền, mỗi người dùng chỉ được truyền tín hiệu của mình tại một thời điểm đã được chỉ định trước hoặc sử dụng một băng tần (frequency band) riêng rẽ.

 Phát hiện và sửa lỗi: nếu kênh truyền tồn tại nhiễu, dữ liệu nhận được sẽ có lỗi. Việc phát hiện ra lỗi, và nếu có thể là sửa những lỗi đó, phải được thực hiện tại đầu nhận. Cơ chế thực hiện 2 công việc này được gọi là mã hóa kênh truyền (channel coding).

 Mã hóa nguồn (source coding): Nếu kênh truyền có băng thông (bandwidth) thấp hơn băng thông của tín hiệu đầu vào thì tín hiệu đầu vào này cần được xử lý nhằm làm giảm băng thông của nó để nó có thể được truyền tải trên kênh.

 Chuyển mạch (switching): Nếu có lượng lớn người dùng yêu cầu truyền thông phải đảm bảo sự thông thoáng, dễ dàng (như trong một mạng điện thoại chẳng hạn) thì người dùng được kết nối tới mạng dựa vào số mà người dùng này đã sử dụng để “gọi” tới mạng. Một cơ chế được gọi chuyển mạch thực hiện việc này.

 Báo hiệu (signaling): Trong một mạng điện thoại, khi bạn gọi tới một số điện thoại nào đó, tức là bạn đang thông báo cho mạng biết người mà bạn muốn gọi. Điều này được gọi là thông tin chỉ báo (signaling information). Việc trao đổi thông tin qua mạng thoại sẽ cần xử lý các thông tin chỉ báo này để nhằm kết nối thành công tới bên nhận cuộc gọi.

Ghi nhớ: Hai tín hiệu thoại không thể được trộn lẫn một cách trực tiếp vì như vậy bên nhận không thể phân tách chúng thành các tín hiệu thoại riêng lẻ. Để kết hợp chúng lại, hai tín hiệu thoại này có thể được truyền tải trên những tần số khác nhau và gửi trên cùng một kênh truyền.

Các chức năng khác nhau có có trong một hệ thống truyền thông là: dồn kênh, đa truy, phát hiện và sửa lỗi, mã hóa nguồn, chuyển mạch và báo hiệu.

Hết mục 1.1

08520370 · 14 Tháng Mười Một 2010 14:03

1.4 Truyền dẫn tương tự và truyền dẫn số

Tín hiệu điện được tạo ra từ một bộ chuyển đổi (hay bộ biến năng – transducer) như microphone hoặc máy ghi hình là tín hiệu tương tự; tức là, biên độ của tín hiệu thay đổi liên tục theo thời gian. Việc truyền tín hiệu tương tự này (với những biến đổi cần thiết) tới đầu nhận được gọi là truyền dẫn tương tự. Tuy nhiên, tại đầu nhận, việc đảm bảo rằng tín hiệu hoàn toàn không bị sai lệch do sự suy giảm chất lượng truyền dẫn (xem lại mục 1.3 – Transmission impairments) là điều rất khó.

Trong truyền thông tương tự, tín hiệu mà biên độ của nó biến đổi liên tục được truyền đi qua môi trường truyền dẫn. Việc tái tạo lại tín hiệu tương tự nguyên gốc tại đầu nhận là điều rất khó do có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng của tín hiệu. Do đó, các hệ thống truyền thông tương tự chịu tác động mạnh bởi nhiễu.

Tín hiệu do một máy tính tạo ra là tín hiệu số. Tín hiệu số có độ lớn biên độ là một số cố định. Ví dụ, mã nhị phân 1 (bit 1) có thể được biểu diễn bởi một mức điện áp cao (ví dụ, 5V) và bit 0 có thể được biểu diễn bởi một mức điện áp thấp hơn (ví dụ, 0V). Nếu tín hiệu này được truyền qua môi trường truyền dẫn (dĩ nhiên, cần có thêm các biến đổi cần thiết), thì đầu nhận chỉ cần nhận ra những mức điện áp này. Thậm chí nếu tín hiệu có chút ít sai lệch do nhiễu, vẫn không quá khó khăn để nhận ra các mức điện áp tương ứng các bit 0 và bit 1.

Ví dụ, ta có thể nói rằng nếu tín hiệu có mức điện áp cao hơn 2.5V là bit 1, và nếu nhỏ hơn 2.5V là bit 0. Trừ khi tín hiệu bị hư hỏng nặng, ta có thể dễ dàng nhận ra bit được truyền đi là 0 hay 1.

Các tín hiệu hình ảnh và giọng nói (do bộ biến đổi tạo ra) luôn là tín hiệu hiệu tương tự. Vậy thì làm sao để ta có thể tận dụng được ưu điểm của truyền dẫn số? Đơn giản, ta sẽ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang dạng số. Điều này được thực hiện thông qua việc biến đổi dạng tương tự sang dạng số. Chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn quá trình chuyển đổi này trong các chương sau.

Trong một hệ thống truyền thông số, các bit 1 và 0 được truyền đi dưới dạng các xung điện áp. Vì thế, ngay cả khi điện áp bị sai lệch do nhiễu, không quá khó để nhận ra mức điện áp tại đầu nhận. Do đó, truyền thông số ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu hơn truyền thông tương tự.

Truyền dẫn số có nhiều thuận lợi hơn truyền dẫn tương tự là do các hệ thống số tương đối “miễn nhiễm” với nhiễu. Cũng chính vì những lợi thế này mà các hệ thống số trở nên rẻ hơn. Những lợi thế của hệ thống số là:

 Tin cậy hơn trong truyền dẫn do chỉ cần phân biệt giữa các bit 1 và 0.
 Tốn ít chi phí triển khai do những tiến bộ trong chế tạo chip xử lý.
 Dễ dàng kết hợp các loại tín hiệu khác nhau (thoại, hình ảnh, dữ liệu,…)
 Việc bảo mật hệ thống truyền thông trở nên dễ dàng hơn.

Mặc dù một lượng lớn các hệ thống truyền thông tương tự vẫn còn được sử dụng, các hệ thống số hiện tại vẫn đang được phát triển. Hơn nữa, các hệ thống tương tự đang được thay thế dần bởi các hệ thống số. Trong cuốn sách này, chúng ta tập trung chủ yếu vào các hệ thống truyền thông số.

Những thuận lợi của truyền thông số là: tin cậy hơn trong truyền dẫn, chi phí triển khai thấp, dễ dàng kết hợp các loại tín hiệu khác nhau trong một kênh truyền, và truyền thông được an toàn hơn.

Ghi nhớ: Tất cả các hệ thống truyền thông mới được phát triển gần đây đều là các hệ thống số. Chỉ có các ứng dụng quảng bá (như truyền hình, phát thanh…) là các hệ thống tương tự vẫn còn được sử dụng rộng khắp.

–Hết mục 1.4

08520370 · 13 Tháng Mười Một 2010 18:54

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu (Transmission impairments)

Khi tín hiệu điện được truyền đi trên môi trường truyền dẫn, tín hiệu sẽ bị suy hao do nhiều yếu tố khác nhau. Những yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu có thể được phân thành 3 loại:

a. Méo (tín hiệu bị sai lệch) do sự suy giảm cường độ tín hiệu (Attenuation distortion)

b. Méo do trễ (Delay distortion)

c. Nhiễu (noise) (các loại tín hiệu không mong muốn xen lẫn vào tín hiệu gốc)

Biên độ của sóng tín hiệu sẽ giảm khi tín hiệu chạy qua môi trường truyền dẫn. Hiệu ứng này được gọi là méo do sự suy giảm cường độ tín hiệu.

Trong môi trường truyền hữu tuyến (guided media) như dây đồng hoặc cáp đồng trục, méo do trễ xảy ra khi các thành phần tần số khác nhau đến đích tại các thời điểm khác nhau.

Loại suy hao thứ 3 – nhiễu – có thể được chia thành 4 loại sau:

 Nhiễu nhiệt (thermal noise)
 Nhiễu điều chế (intermodulation)
 Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)
 Nhiễu xung (impulse noise)

Nhiễu nhiệt: xảy ra do sự chuyển động của các hạt electron trong vật dẫn tạo ra nhiệt. Nhiễu nhiệt được phân bố một cách đồng đều trên toàn bộ trải phổ (spectrum) tần số và vì vậy được gọi là “nhiễu trắng” (white noise).

Loại nhiễu này không thể bị loại bỏ và vì thế, khi thiết kế các hệ thống viễn thông, chúng ta cần đưa ra một số cách thức để khắc phục những hiệu ứng không tốt do nhiễu nhiệt gây ra.

Độ nhiễu nhiệt có trong một 1 Hz dải thông được tính toán theo công thức:

N0 = k.T

Trong đó:

N0 là độ đo cường độ nhiễu, đơn vị: watts/Hz
k là hằng số Boltzmann = 1.3803 x 10-23 J/0K
T là nhiệt độ, đơn vị: K

Độ nhiễu nhiệt đối với B Hz dải thông được cho bởi công thức:

N = k.T.B (watts)

Nếu N được tính bằng dB (decibel) thì

N = 10 logk + 10 logT + 10 logB (dB-watts)
= -228.6 + 10 logT + 10 logB

Chúng ta sẽ sử dụng công thức này để tính toán độ nhiễu nhiệt đối với một dải thông cho trước.

Ghi nhớ: Độ nhiễu nhiệt có trong băng thông B Hz được cho bởi N = k.T.B (watts). Trong đó, k là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ. N được biểu diễn bằng đơn vị dB.

Nhiễu điều chế: Khi 2 tín hiệu có tần số khác nhau được gửi trên cùng môi trường truyền, do hiện tượng không tuyến tính (nonlinearity) của các thiết bị truyền mà các thành phần tần số như là f1 + f2 và f1 – f2 được sinh ra, và đây là những tần số không mong muốn và cần được lọc bỏ.

Nhiễu xuyên kênh: Sự móc nối giữa các đường đi của tín hiệu được gọi là nhiễu xuyên âm. Trong mạng thoại, sự chồng chéo này là khá phổ biến. Kết quả là ta sẽ nghe được các cuộc hội thoại khác xen lẫn trong cuộc hội thoại của mình.

Nhiễu xung: do điện từ trường bên ngoài làm nhiễu loạn như sóng ánh sáng. Loại nhiễu này là không thể lường trước được. Khi tín hiệu đang truyền đi trong môi trường, nhiễu xung lực có thể khiến các lỗi phát sinh một cách đột ngột. Điều này có thể tạm thời gây nhiễu loạn cho cuộc hội thoại.

Đối với truyền dữ liệu, các phương thức phù hợp cần được vạch ra để các dữ liệu đã mất sẽ được truyền lại.

Ghi nhớ: Nhiễu xung xảy ra do điện từ trường bên ngoài làm nhiễu loạn như sóng ánh sáng. Nhiễu xung tạo ra các lỗi một cách đột ngột.

Nhiễu là nguồn gốc tạo ra “kế sinh nhai” (bread and butter) cho các kỹ sư viễn thông! Nếu không có nhiễu, sẽ không cần tới các kỹ sư viễn thông – vì thế chúng ta có thể thiết kế các hệ thống truyền thông hoàn hảo. Một trong những công việc của kỹ sư viễn thông là khắc phục những tác động của nhiễu.

Nhiễu có thể được chia thành 4 loại:

a. Nhiễu nhiệt
b. Nhiễu điều chế
c. Nhiễu xuyên kênh
d. Nhiễu xung

–Hết mục 1.3

08520370 · 14 Tháng Mười Một 2010 15:24

Tổng kết
Qua chương này, các bạn đã được cung cấp các khối kiến trúc cơ bản của một hệ thống truyền thông. Nguồn thông tin tạo ra dữ liệu, sau đó dữ liệu này được chuyển thành các tín hiệu điện và được gửi qua môi trường truyền dẫn. Vì môi trường truyền dẫn luôn tồn tại nhiễu, nên các xử lý bổ sung là cần thiết để tín hiệu có thể được truyền đi xa. Hơn nữa, xử lý bổ sung cũng quan trọng nếu môi trường truyền được chia sẻ bởi nhiều người dùng.
Có nhiều kiểu hệ thống truyền thông khác nhau.
• Hệ thống điểm-nối-điểm: cung cấp kênh liên lạc giữa 2 điểm đầu cuối.
• Hệ thống điểm-tới-nhiều: từ một điểm gửi thông tin tới nhiều điểm khác một cách đồng thời.
• Hệ thống quảng bá: từ một điểm trung tâm gửi thông tin tới rất nhiều điểm.
• Hệ thống đơn công: cho phép truyền thông xảy ra theo một hướng duy nhất.
• Hệ thống bán song công: cho phép truyền thông theo cả 2 hướng nhưng chỉ có một hướng được sử dụng trong một thời điểm.
• Hệ thống song công: cho phép truyền thông đồng thời theo cả 2 hướng.
Các hệ thống truyền thông có thể được chia thành 2 loại lớn: hệ thống tương tự và hệ thống số.
• Trong hệ thống truyền thông tương tự, tín hiệu tương tự được truyền đi.
• Trong hệ thống truyền thông số, mặc dù tín hiệu đầu vào ở dạng tương tự, nó được chuyển đổi sang dạng số và sau đó được gửi qua môi trường truyền dẫn.
Đối với tình trạng nhiễu tín hiệu, hệ thống truyền thông số mang lại hiệu suất tốt hơn hệ thống tượng tự.
Các khái niệm về dồn kênh và đa truy cập cũng đã được giới thiệu trong chương này. Chi tiết về những khái niệm này sẽ được thảo luận trong các chương sau.
Tài liệu tham khảo
• Cuốn “Electronic Communication Systems” của 2 tác giả G.Kennedy và B.Davis. Sách do NXB McGraw-Hill ấn hành năm 1993.
• Cuốn “Communication Systems and Networks” của tác giả R.Horak. Sách do NXB Wiley-Dreamtech ấn hành năm 2002.
Câu hỏi ôn tập

Nêu những thuận lợi của truyền thông số so với truyền thông tương tự?
Giải thích các kiểu hệ thống truyền thông khác nhau.
Nêu các loại các yếu tố ảnh hưởng tới tín hiệu?
Dồn kênh là gì?
Đa truy cập là gì?
Báo hiệu là gì?
Bài tập thực hành
Viết một chương trình để tạo ra một luồng các bit 0 và 1.
Viết một chương trình để tạo ra nhiễu. Bạn có thể sử dụng hàm rand() để khởi tạo các số ngẫu nhiên. Việc chuyển đổi các số ngẫu nhiên sang dạng nhị phân tạo nên nhiễu giả ngẫu nhiên (pseudo-random noise).
Việt một chương trình giả lập một môi trường truyền dẫn. Các bit tại các vị trí ngẫu nhiên trong luồng bit đã tạo ở bài 1 phải được chỉnh sửa lại để tạo ra các lỗi – tức là 1 phải đổi thành 0 và 0 phải đổi sang 1.
Các chip (mạch tích hợp) thường tạo ra nhiễu. Hãy nhận dạng một chip gây ra nhiễu.
Trả lời
1. Để tạo ra một luồng các bit 1 và 0, bạn có thể viết một chương trình nhận vào các ký tự và tạo ra luồng bit có mã ASCII. Phần Listing C.1 dưới đây thể hiện đoạn mã viết bằng VC++ cho yêu cầu này. Hình C.1 là hình minh họa cho chương trình. Lưu ý rằng bạn cần tự tạo project cho mình trong VC++ và bổ sung đoạn mã trong Listing C.1.
<img src=‘http://i339.photobucket.com/albums/n474/manthang_photo/BaiDichChuong1/Hinh-C1.jpg’ border=‘0’ alt=‘user posted image’ />
Hình C.1 – Chuỗi văn bản nhập vào và đầu ra là mã ASCII tương ứng
Listing C.1: Tạo ra một luồng các bit 1 và 0

/* Converts the text into ASCII */
CString CAsciiMy::TextToAscii(CString text)
{
CString ret_str, temp_str;
int length, temp_int=0;
length=text.GetLength();
for(int i=0;i<length;i++){
temp_int=text.GetAt(i);
temp_str=ConvertBase(temp_int,2);
ret_str=ret_str+temp_str;
}
return ret_str;
}
CString CAsciiMy::ConvertBase(int val, int base)
{
CString ret_str, temp_str;
int ret_val=0;
int temp=val;
while(1){
if(temp>0){
temp_str.Format(“%d”,temp%base);
ret_str=temp_str+ret_str;
temp=temp/base;
}
else
break;
}
while(ret_str.GetLength()<7){
ret_str=“0”+ret_str;
}
return ret_str;
}

2. Để tạo ra nhiễu, bạn cần viết một chương trình khởi tạo các số ngẫu nhiên. Các số ngẫu nhiên này có thể nằm trong khoảng (-1, +1). Listing C.2 là mã VC++ để thực hiện yêu cầu này. Bạn cần tạo một project trong môi trường VC++ và thêm đoạn mã này vào. Dạng sóng của nhiễu do chương trình tạo ra được thể hiện trong hình C.2
<img src=‘http://i339.photobucket.com/albums/n474/manthang_photo/BaiDichChuong1/Hinh-C2.jpg’ border=‘0’ alt=‘user posted image’ />
Hình C.2 – Dạng sóng của tín hiệu bị nhiễu
Listing C.2: Tạo ra các số ngẫu nhiên trong khoảng (-1, +1) và hiển thị thành dạng sóng.

/* To display the signal on the screen /
int CNoise_signalDlg::NoiseFunction()
{
CWindowDC dc(GetDlgItem(IDC_SINE));
CRect rcClient;
LOGBRUSH logBrush;
logBrush.lbStyle =BS_SOLID;
logBrush.lbColor=RGB(0,255,0);
CPen pen(PS_GEOMETRIC | PS_JOIN_ROUND,1, &logBrush);
dc.SelectObject(&pen);
dc.SetTextColor(RGB(255,255,255));
while(continueThread){
m_sine.GetClientRect(rcClient);
dc.FillSolidRect(rcClient, RGB(0,0,0));
dc.MoveTo(0,rcClient.bottom/2);
int x, y;
dc.MoveTo(0,rcClient.bottom/2);
for (x =0 ; x < (rcClient.right); x++) // display Input
{
y = rcClient.bottom/2 - Noise();
dc.LineTo(x, y);
}
Sleep(200);
}
return 0;
}
/ To generate the noise signal /
int CNoise_signalDlg::Noise()
{
int NISample;
double NSample;
double N2PI = 2TPI;
double NWT;
NoiseFreq = 300+rand()%4300;
NoiseAMP = 8+rand()%32;
NWT = NoiseFreq0.00125;
NSampleNo++;
NSample =NoiseAMPsin(N2PI*NWTn);
NWTn += NWT;
if (NWTn > 1.0) NWTn -= 1.0;
NISample = (int) NSample;
return NISample;
}

3. Để giả lập một môi trường truyền dẫn, bạn cần chỉnh sửa luồng bit tại các vị trí ngẫu nhiên bằng cách chuyển đổi từ 1 thành 0 và 0 sang 1. Listing C.3 cung cấp mã VC++ tạo ra luồng bit và sau đó tạo ra các lỗi tại các vị trí ngẫu nhiên. Hình C.3 đưa ra hình minh họa luồng bit ban đầu và luồng bit có lỗi.
<img src=‘http://i339.photobucket.com/albums/n474/manthang_photo/BaiDichChuong1/Hinh-C3.jpg’ border=‘0’ alt=‘user posted image’ />
Hình C.3 – Luồng bit ban đầu và luồng bit có lỗi
Listing C.3: Giả lập môi trường truyền dẫn

/* To convert the text into bit stream and introduce errors in
the bit stream /
void CBitStreamDlg::OnDisplay()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
CString strdata, binary, s, ss, no;
int bit, i=0, count=0;
char ch;
m_text.GetWindowText(strdata);
for(int j=0;j<strdata.GetLength();j++)
{
ch=strdata[j];
for(int k=0;k<8;i++,count++,k++)
{
bit = ch%2;
bin_val=bit;
ch=ch/2;
s.Format(“%d”,bin_val*);
binary = binary + s;
}
}
m_bin_data.SetWindowText(binary);
for(int n=0;n<10;n++)
{
int ran_no;
srand((unsigned)time( NULL ) );
ran_no = rand() % 100;
ss.Format(“%d”,ran_no);
AfxMessageBox(ss);
no = no + “,” + ss;
if(bin_val[ran_no]==0)
bin_val[ran_no]=1;
else
bin_val[ran_no]=0;
}
CString bin1;
for(i=0;i<104;i++)
{
s.Format(“%d”,bin_val*);
bin1 = bin1 + s;
}
m_con_text.SetWindowText(bin1);
m_Random_no.SetWindowText(no);
}

4. Nhiều NSX chất bán dẫn cung cấp các mạch tích hợp mà tạo ra nhiễu trong băng tần dành cho âm thanh. Các nhà cung cấp các thiết bị đo lường đưa ra các bộ máy tạo lỗi dùng để kiểm tra các hệ thống truyền thông. Cách tốt nhất để tạo ra nhiễu là thông qua các bộ vi xử lý tín hiệu số.
Đồ án
Viết một bản báo cáo trình bày về lịch sử của viễn thông, liệt kê các mốc son quan trọng trong tiến trình phát triển của công nghệ viễn thông.
----KẾT THÚC CHƯƠNG 1.

08520370 · 12 Tháng Mười Một 2010 20:14

1.2 - Các kiểu truyền thông

Dựa vào các yêu cầu mà có các kiểu truyền thông sau:

• Điểm–nối–điểm (Point-to-point): truyền thông diễn ra giữa 2 điểm đầu cuối. Ví dụ, trong trường hợp của truyền thông bằng giọng nói sử dụng điện thoại, có một bên thực hiện cuộc gọi và bên còn lại nhận cuộc gọi. Vì thế truyền thông dạng này được gọi là điểm-tới-điểm.

• Điểm–nối–nhiều điểm (Point-to-multipoint): Trong kiểu truyền thông này, có một bên gửi và nhiều bên nhận. Lấy ví dụ, trong một cuộc hội thoại (voice conferencing), một người sẽ nói và nhiều người khác lắng nghe. Thông điệp từ người gửi được truyền tải tới nhiều người nghe (multicast).

• Quảng bá (broadcasting): có một điểm trung tâm mà từ đó thông tin được gửi tới nhiều người nhận, ví dụ như việc quảng bá hình ảnh từ đài truyền hình hoặc quảng bá âm thanh từ đài phát thanh. Trông một hệ thống quảng bá, những người nhận ở trạng thái thụ động (chỉ lắng nghe hoặc chỉ xem nhìn…), và không có một tuyến đường dành riêng cho việc truyền thông.

• Truyền đơn công (simplex): việc truyền thông chỉ xảy ra theo một chiều duy nhất. Có một bên gửi và một bên nhận; bên gửi chỉ có nhiệm vụ gửi thông tin, bên nhận chỉ việc nhận thông tin và 2 bên không thể thay đổi vai trò cho nhau.

• Truyền bán song công (Half-duplex): Truyền thông giữa 2 thực thể (máy tính hoặc con người) có thể xảy ra theo cả 2 chiều, nhưng tại một thời điểm một thực thể chỉ có thể gửi hoặc nhận thông tin.

Máy bộ đàm cầm tay (walkie-talkie) sử dụng phương thức truyền tin này. Khi một người muốn nói thì anh ta nhấn nút “nói” trên bộ đàm để bắt đầu nói, và bộ đàm của người còn lại sẽ ở trong chế độ nhận tín hiệu. Khi người gửi hoàn thành việc gửi tin, anh ta gửi một thông điệp báo hiệu kết thúc việc gửi. Lúc này, người còn lại mới có thể nhấn nút “nói” và bắt đầu nói.

Những hệ thống kiểu này yêu cầu băng thông kênh truyền giới hạn, vì vậy đây là những hệ thống có chi phí thấp.

• Truyền song công (Full-duplex): Trong một hệ thống truyền song công, 2 bên – gửi và nhận – trong một thời điểm có thể đồng thời gửi và nhận tín hiệu, ví dụ hệ thống điện thoại.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hệ thống truyền thông này cho phép truyền nhận dữ liệu đồng thời, nhưng khi có 2 người đồng thời cùng “nói” thì việc truyền thông kém hiệu quả đi rất nhiều!

Một hệ thống truyền thông mà có khả năng vận chuyển dữ liệu theo cả 2 chiều được gọi là hệ thống truyền song công.

Trong truyền thông kiểu đơn công, việc truyền thông chỉ xảy ra theo 1 chiều duy nhất. Trong truyền thông kiểu bán song công, việc truyền thông xảy ra theo cả 2 chiều, nhưng tại một thời điểm chỉ có duy nhất một chiều được hoạt động. Trong truyền thông kiểu song công, việc truyền thông xảy ra đồng thời theo cả 2 chiều.

Dựa trên loại thông tin được truyền tải, chúng ta có các hệ thống truyền thông như: giọng nói, fax, hình ảnh, dữ liệu. Khi nhiều loại thông tin được gộp chung lại với nhau, chúng ta có hệ thống truyền thông đa môi trường (multimedia) .

Cách đây một vài năm, các loại thông tin khác nhau như giọng nói, dữ liệu, hình ảnh… được truyền đi một cách riêng rẽ bằng cách sử dụng các phương thức truyền dẫn của riêng chúng. Với những tiến bộ vượt bậc của truyền thông số và sự hội tụ của các công nghệ, sự phân tách này đang dần biến mất, và truyền thông đa môi trường đang trở nên phổ biến hơn.

Hết mục 1.2

08520370 · 7 Tháng Mười Hai 2010 17:04

Bản dịch của nhóm 1 đã được cập nhật hoàn chỉnh!

Dưới đây là đường dẫn tải về bản dịch được soạn thảo trong file Word.
<a href=‘http://www.mediafire.com/?5cggyd1c2yc7t16’ target=‘_blank’>http://www.mediafire.com/?5cggyd1c2yc7t16</a>

Ngoài ra, bài post này cũng đính kèm theo bản dịch như là link dự phòng <!–emo&:D–><img src=‘http://www.uit.edu.vn/forum/html/emoticons/biggrin.gif’ border=‘0’ style=‘vertical-align:middle’ alt=‘biggrin.gif’ /><!–endemo–>

Nhóm 1 rất mong nhận được ý kiến đóng góp, thảo luận từ quý thầy cô và các bạn.
Thân mến!

[Nhóm 1] - Bài dịch Chương 1

Sau đây là bài dịch của Nhóm 1 gồm 4 mục: <i> 1.1 BASIC TELECOMMUNICATION SYSTEM 1.2 TYPES OF COMMUNICATION 1.3 TRANSMISSION IMPAIRMENTS 1.4 ANALOG VERSUS DIGITAL TRANSMISSION </i>

Sau đây là bài dịch của Nhóm 1 gồm 4 mục:
<i>
1.1 BASIC TELECOMMUNICATION SYSTEM
1.2 TYPES OF COMMUNICATION
1.3 TRANSMISSION IMPAIRMENTS
1.4 ANALOG VERSUS DIGITAL TRANSMISSION
</i>